[发明专利]一种单核AgInS2量子点的制备方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种三元硫属化物AgInS₂的制备方法，尤其是涉及一种热注入法制备高效荧光的AgInS₂量子点方法。

（二）背景技术

半导体纳米晶（Semiconductor Nanocrystals）又称为量子点(Quantum Dots)，是一种半径小于或接近于体材料的激子玻尔半径的新型半导体纳米材料。主要是一种由II-VI族，III-V族或I-III-VI族元素组成的纳米颗粒，其小尺寸使得准连续的能带演变为类似于分子的分立能级结构，表现出强的量子限域效应，使得材料的电子结构、光学、磁学等性质可调谐，从而具有一系列新异的光、声、电、磁、催化、化学活性等性质。近年来，量子点以其优异的性能成为科研工作者研究的焦点，使其在国防、民生、电子、化工、核技术、生物医药等领域具有重大的现实和潜在应用价值。

Cd基量子点以其优异的光学性能成为近年来在该领域研究的热点。然而，针对近期出台的环境法规使得具毒性Cd元素的Cd基量子点的应用越来越受到限制。这促使人们更加关注于开发出不具有毒性重金属原子的半导体纳米颗粒用以取代Cd系量子点。多年以来，I-III-VI半导体，如CuInS₂，CuInSe₂，和AgInS₂等，成为了光电器件中重要的应用。最近人们广泛专注于开发I-III-VI族发光量子点在细胞标记、太阳能电池、LED等领域的应用。在众多的I-III-VI族半导体中，AgInS₂是一种独特的直接带隙三元硫属化合物，跃迁过程不需要声子的参与，具有较高的发光效率。其在低温（T<620°C）时形成四方相的黄铜矿结构，帯隙为1.87eV，在高温（T>620°C）时形成正交相结构，其带隙约2.03eV，体材料的激子波尔半径约为5.5nm。可通过改变前驱体比例、反应温度、活性剂用量等制备得到粒子半径小于5.5nm（粒径小于11nm）的颜色可调的高效荧光AgInS₂量子点。

目前对AgInS₂量子点的研究大多还处于制备工艺的研究阶段。由于Ag⁺和In³⁺的反应活性存在很大差异，其与S之间形成的键能不一，易产生本征缺陷。同时，由于AgInS₂量子点尺寸仅为几个纳米，其具有很高的比表面积，表面存在大量的悬空键和缺陷成为载流子的非辐射跃迁通道，降低了量子点的荧光量子产率，大部分科研工作者都通过掺杂具有较宽帯隙的ZnS来得到ZnS-AgInS₂核壳结构以提高单核AgInS₂量子点的发光性能，然而对单核AgInS₂量子点的荧光性能的提高未取得显著的进展。因此，如何有效平衡两种阳离子之间的反应活性，采用适量的表面包覆剂、表面活性剂等，控制形成缺陷少、粒径均一、结晶性能好并具有高效荧光效率的单核AgInS₂量子点成为该领域研究的热点和难点。近年来，对单核AgInS₂量子点的研究取得了一定的进展，然而其荧光性能还有待于进一步的提高，以在实际中得以应用。